遅延選択実験トンデモ解説

• はじめに
• 具体例
  • Masahiro Hotta氏

はじめに 

このページはJ.Wheelerの遅延選択実験の一部である。

具体例 

Masahiro Hotta氏 

まずは光子で、遅延選択実験を説明します。 １つの光子が緑色のハーフミラーで２つの径路にそれぞれ半分の確率に分けられているとします。 各々の径路では茶色の鏡で光子は反射をして、図のように進みます。

2021年2月9日午後0:35(Masahiro Hotta) - twitter

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半分の確率で光子は上の径路を通ります。

2021年2月9日午後0:35(Masahiro Hotta) - twitter

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そして半分の確率で光子は下の径路を通ります。

2021年2月9日午後0:36(Masahiro Hotta) - twitter

Masahiro Hotta氏は、粒子性について論じているのか、波動性について論じているのか明確にしていない。 粒子性について論じているのであれば、以下の説明には間違いはない。

• 半分の確率で光子は上の径路を通ります
• 半分の確率で光子は下の径路を通ります

しかし、波動性について論じるならば、上下の経路を半々の強度で双方に分かれて通過するのであり、この説明とは一致しない。 後の説明を見ると、Masahiro Hotta氏は波動性を否定して粒子性のみが現れる前提で論じているようだ。 しかし、波動性を否定する根拠は何一つ示されていない。

ところが黄色のハーフミラーを図のように置くと、上方向に出てくる光子の確率は零になります。

2021年2月9日午後0:37(Masahiro Hotta) - twitter

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間違った説明としては、光子が波に化けて、黄色のハーフミラーで干渉をし、そのため上方向の波が消える言われたりします。

2021年2月9日午後0:38(Masahiro Hotta) - twitter

検出されるまでは常に光子が波動性を維持すれば何の問題もなく全ての実験結果が問題なく説明可能である。 よって、「黄色のハーフミラーを入れ」た時だけ「光子が波に化け」ると考える理由がない。

しかし遅延選択実験を考えると、光子が波に化ける話はうまくいきません。 光子が緑のハーフミラーを通過した後に、黄色のハーフミラーを入れるかどうかを選択するという実験です。

2021年2月9日午後0:40(Masahiro Hotta) - twitter

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急に黄色のハーフミラーを入れる選択をしたら、既に緑色のハーフミラーを通過した後なので、上の径路か下の径路を通過した１つの光子は、両方の径路を通る波に化けないといけませんので、この説明はうまくいきません。

2021年2月9日午後0:43(Masahiro Hotta) - twitter

既に説明した通り、検出されるまでは常に光子が波動性を維持すれば、「黄色のハーフミラーを入れる」かどうかに関係なく、上下の経路を半々の強度で双方に分かれて通過する。 よって、「黄色のハーフミラーを入れる」のが「急」であるかどうかに関わらず、何ら問題なく現象を説明できる。 「黄色のハーフミラーを入れ」ない場合に波動性を持たないという仮定を置くから、「この説明はうまくいきません」だけである。 仮定と実験結果が矛盾するなら、当然、仮定が間違っている可能性を考えなければならない。

つまり量子力学では「粒子になったり波になったり」という説明が散見しますが、実際にはあまり良い説明ではないと言えます。

2021年2月9日午後0:52(Masahiro Hotta) - twitter

「粒子になったり波になったり」という説明が正しくないだけである。 「黄色のハーフミラーを入れ」ない場合に波動性を持たないという仮定を置くから、「粒子になったり波になったり」という説明が必要になるだけである。 そのような仮定を置かなければ、「粒子になったり波になったり」という説明は全く不要であり、かつ、実験結果も何の問題もなく説明できる。 仮定と実験結果が矛盾するなら、当然、仮定が間違っている可能性を考えなければならない。

電子の場合でも干渉をドブロイの物質波で説明できないAB効果があります。 たとえば図のように電子が入れない管をいれると、二重スリット実験と同じように、干渉縞が起きます。 ここまでは物質波でも干渉縞を説明はできます。 しかし

2021年2月9日午後1:05(Masahiro Hotta) - twitter

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管の中に磁場を入れると、干渉縞の位置は磁場の大きさに応じて移動します。 しかし電子の径路には磁場はありません。 量子力学では、電子が磁場に触れなくても磁場を感じるわけです。 しかしこの現象もドブロイの物質波では説明できません。 軌道上に磁場はないので、粒子の運動量は変化しません。

2021年2月9日午後1:07(Masahiro Hotta) - twitter

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従って物質波のドブロイ波長も磁場に依存しないはずですが、実際には干渉縞には磁場依存性が現れるわけです。 この現象も、１つの粒子である電子が左右のどちらかの径路を通る２つの歴史状態の量子的な重ね合わせで理解されています。 その重ね合わせ係数が磁場に依存するということで、説明できます。

2021年2月9日午後1:09(Masahiro Hotta) - twitter

これは局所的理論では説明できない現象に過ぎず、「ドブロイの物質波で説明できない」現象ではない。 「ドブロイの物質波」を具体化した二重解の理論を適用すれば、「軌道上に磁場はない」としても、軌道外の磁場が量子ポテンシャルに影響すれば、結果は十分に説明できる。 そのためには非局所的効果を認める必要があるが、「ドブロイの物質波で説明できない」わけではない。